11521

Входные фильтры

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Тема: входные фильтры Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться отфильтровывать сигналы заданных частот. Теоретические сведения Согласованный фильтр. Прием радиосигнал

Русский

2013-04-08

62.5 KB

3 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тема: входные фильтры

Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться

                        отфильтровывать сигналы заданных частот.

Теоретические сведения

 Согласованный фильтр. Прием радиосигналов всегда сопровождается помехами. При уровне помех, близком к максимальному значению сигнала, трудно обнаружить даже присутствие сигнала. Например, в радиолокации важной задачей является обнаружение на фоне помех импульсного сигнала, пришедшего от цели. На рис. 6.1, а показан импульсный сигнал, замаскированный непрерывной помехой.

 

Рис. 6.1

Указать правильное положение импульсного сигнала затруднительно, так как, во-первых, велика вероятность пересечения порога обнаружения помехой (так называемая ложная тревога), во-вторых, из-за сложения сигнала с помехой сигнал может оказаться ниже порога обнаружения (пропуск сигнала).

Возникает задача наилучшей (оптимальной) обработки смеси сигнала и помехи, при которой по возможности мало сказывалось бы влияние помех. Оценка влияния помех зависит от принятого критерия. Например, в рассматриваемом примере оптимальной фильтрацией обычно считают такую обработку, при которой вероятность ложных тревог фиксирована, а вероятность попуска сигнала минимальна.

Простейшая обработка заключается в линейной фильтрации смеси детерминированного сигнала и помехи, т.е. в пропускании этой смеси через фильтр с характеристикой передачи H(f). Изменяя эту характеристику, можно изменять соотношение между составляющими сигнала и помехи на выходе фильтра. На рис. 20.1,б показано выходное напряжение фильтра со специально подобранной характеристикой, на вход которого подается напряжение, соответствующее рис. 20.1,а. из рисунка видно, что для фильтрованного сигнала уменьшается вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала по сравнению с нефильтрованным.

Смесь сигнала и помехи на выходе усилителя или приемника ту или иную фильтрацию уже прошла в антенных, входных и усилительных цепях приемника, имеющих конечную полосу пропускания. Поэтому вопрос о фильтрации заключается в выборе оптимальной формы амплитудно- и фазочастотной характеристик всего усилителя или приемника, а также оптимальной ширины его полосы пропускания. Для простоты нефильтрованным называют сигнал, который прошел цепи с полосой пропускания, много большей ширины спектра сигнала.

Если форма сигнала известна точно, то чаще всего в качестве критерия используют отношение пиковой мощности сигнала на выходе фильтра в некоторый момент времени к средней мощности шума на выходе фильтра. Фильтр, для которого это отношение максимально, называют оптимальным, или согласованным.

Для рассмотренного выше примера оптимальный в смысле минимума вероятности пропуска сигнала приемник состоит из согласованного фильтра и порогового устройства, если точно известны огибающая принимаемого импульса и фаза радиочастотного заполнения. Если последняя неизвестна, то между согласованным фильтром и пороговым устройством помещается еще детектор огибающей.

Во многих случаях основную фильтрацию осуществляют усилители промежуточной частоты. Следовательно вопрос об оптимальном фильтре есть вопрос об оптимальных амплитудно- и фазочастотных характеристиках усилителя промежуточной частоты.

Согласованный фильтр обеспечивает максимум отношения пиковой мощности сигнала к средней мощности шума. Это отношение зависит от энергии сигнала Е и спектральной плотности шума  и не зависит от формы сигнала.

Импульсная характеристика фильтра находится по следующей формуле:

,

где  - произвольная константа.

Импульсная характеристика согласованного фильтра совпадает по форме с принимаемым сигналом u(t), зеркально обращенным по времени относительно момента t=. На рис. 6.2 показаны для примера сигнал u(t) и импульсная характеристика согласованного фильтра h(t). 

Рис. 6.2                                                              Рис. 6.3

Согласованные фильтры являются составной частью оптимальных по тому или иному критерию приемников. На рис. 6.3 приведена структурная схема оптимального приемника для случая, когда ставиться задача обнаружения сигнала, форма которого известна с точностью до фазы радиочастотного заполнения (т.е. фаза неизвестна). Приемник состоит из согласованного фильтра, детектора огибающей и устройства сравнения с порогом, которое в момент времени  сравнивает напряжение на выходе детектора с пороговым напряжением.

Практически ситуация, когда временное положение и форма сигнала известны и нужно лишь определить факт наличия сигнала, встречается редко. Чаще приходится решать комбинированные задачи, когда неизвестно временное положение сигнала (иногда и его форма), а требуется определить факт наличия сигнала и его положение на временной оси. Однако и в этом случае согласованный фильтр может быть составной частью приемника.

Ход работы

  1.  Изучить работу фильтров на примере
  2.  В соответствии с вариантом построить фильтр с заданными параметрами.

Таблица 1

Варианты лабораторных заданий

Тип фильтра

1

2

3

Примечание: значения величин выдаются преподавателем на лабораторных работах.

Контрольные вопросы

  1.  Оптимальный фильтр.
  2.  Частотные предыскажения при передаче и приеме.
  3.  Виды фильтров.
  4.  Типы фильтров (НЧ, ВЧ)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57775. Взаємне розміщення прямих на площині 3.51 MB
  Мета та задачі уроку: узагальнити й систематизувати знання учнів з теми; закріпити вміння застосовувати отримані знання під час розв’язування задач; розвивати логічне мислення, комунікативні навички...
57776. Отзвуки «Серебряного века» 93.5 KB
  Цели урока: познакомить учащихся с творчеством выдающихся поэтов и композиторов эпохи серебряного века; развивать умение вслушиваться в музыку стихотворений и музыкальных произведений развивать воображение творческие способности...
57777. Погода. Спостереження за погодою 1.21 MB
  Тип проекту: Пізнавальний дослідницький творчий Задачі проекту: розширити знання учнів про атмосферні явища шляхом узагальненого поняття погода; познайомитися з науковими дослідженнями прогнозування погоди виявити...
57778. Застосування похідної для побудови графіків функції 458.5 KB
  Яка функція називається опуклої вниз на інтервалі ; b Яка функція називається опуклою в гору на інтервалі ; b Що називається точкою перегину графіка функції Назвіть властивості графіків опуклості функції...
57779. ЗАСТОСУВАННЯ ПОХІДНОЇ ДО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ПРИКЛАДНИХ ЗАДАЧ 201.5 KB
  МЕТА: перевірити знання учнями формул для знаходження похідної та вміння застосовувати метод диференціального числення до розв’язування прикладних задач вміння виділяти етапи в розв’язуванні прикладних задач...
57780. Экстремальные задачи 2.81 MB
  Цель: ознакомить учащихся с понятием экстремальные задачи; составить алгоритм их решения с помощью производной; раскрыть область применения производной, показать, что производная – способ исследования процессов действительности и современного производства.
57781. Застосування похідної до дослідження функції 582.5 KB
  На дошці учень виконую вправу: знайти максимум функції. Перше завдання детектива Кожен учень отримує картку із завдання дослідити функцію. За виконання цього завдання учень отримує різну зарплатню оцінку в залежності від складності завдання...
57782. Похідна та її застосування 76 KB
  Мета проекту: показати широке застосування похідної; довести що похідна засіб дослідження процесів дійсності і сучасного виробництва; розвивати вміння досліджувати систематизувати вивчені факти...
57783. Применение производной к исследованию функции 1.89 MB
  Цели урока: сформировать навыки исследования и построения графиков функции с помощью производной. Учитель записывает на доске а ученики в тетради: Применение производной при исследовании функции.